从网络结构到块链结构

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网络结构:P2P。P2P这个词来源于计算机行业,学术界将P2P网络翻译为对等网络,但多数情况下人们称其为点对点网络或端对端网络,是一种建构在互联网上的连接网络。在比特币出现之前,P2P网络技术已被广泛用于开发各类应用,如即时通信软件、文件共享和下载软件、网络视频播放软件、计算资源共享软件等。P2P网络技术是构成区块链技术架构的核心技术之一,具有去中心化、集体维护和隐私保护的特点,整个区块链的基础架构就是P2P网络。与中心化网络模式不同,在P2P网络模式中,没有中心服务器,也没有中心路由器。成千上万台在P2P网络中彼此连接的计算机的地位是对等的,拥有相同的网络权力,每个计算机节点直接相连,可以自由进入和退出。所有节点通过特定的软件协议共享部分计算资源、软件或者信息内容。即使区块链中的任何一个或者多个节点从网络中丢失,区块链中的数据也不会丢失。

去中心化:整个P2P网络结构中不存在中心化的硬件或管理机构,信息和资源分散在不同的节点中,信息的传输都是在节点之间进行的,所有节点的权利和义务是平等的。即使网络中的某一个节点损坏或信息丢失,也不会影响整个系统的正常运行。

 集体维护:P2P网络中的数据块由整个系统中所有具有维护功能的节点共同参与,而且,任何人都可以作为具有维护功能的节点参与到整个网络之中。

 隐私保护:在P2P网络结构中,信息和数据的传输是分散在各个节点之间进行的,省去了其他的中间步骤,因此极大地降低了用户隐私泄露的风险。

 块链结构:完整记录交易历史。区块链是由区块和链两部分构成的。在区块链中,交易数据以电子化的形式永久存储,形成数据存储单元,即区块。每个区块就像是一页账目,每笔数据在账本中按照时间先后顺序自动排列。时间戳将所有区块按时间顺序有序连接起来,形成了一条区块的链条(见图2–3)。区块每隔一定时间就会自动生成,其中记录着经过验证的、区块创建过程中发生的所有交易记录,而且新的区块只要被加入区块链中,就很难更改或删除。

 一般区块的结构分为区块头和区块体两部分。区块头包含了每个区块自身的身份识别信息,其中最为重要的一个信息是头哈希值,它和下一个区块的父哈希值是完全一致的,由此实现相邻两个区块的串联,最终得到一条有序连接的区块链。通过区块链中的任意区块,都可以追溯这个区块之前或之后的所有区块。同时,区块头还包含了区块高度(区块顺序编号)、时间戳、本区块的交易数量、总交易金额和区块大小等信息,保证了区块链数据库的完整性。区块中的区块体则包含了经过验证的、区块创建过程中发生的所有交易记录。大部分情况下,一旦新区块生成并添加到区块链尾部,那么这个区块的数据就不能被更改或删除。因此,区块链的块链结构保证了数据库的严谨性,保证数据不可篡改。


区块链小知识:

跨链技术/ Cross-Chain跨链技术是实现区块链之间互联互通的技术,若对标互联网则可理解为“去中心化网络的结合”,区块链技术的特性使得跨链技术的落地,以及对于链外信息的获取都非常困难。早期跨链技术包括以 Interledger Protocal和 BTC Relay为代表,更多是关注资产的转移;现有跨链技术以Aion、 Kyber Network, Bletchley, PolkadotCosmos主要着重的是跨链基础设施。

“如果说共识机制是区块链的灵魂核心,那么对于区块链特别是联盟及私有链来说,跨链技术就是实现价值网络的关键,它是把联盟链从分单独的孤岛中拯救出来的良药,是区块链向外拓展和连接的桥梁。接不同区块链的跨链技术介绍》

原子互换/ Atomic Swap原子互换是一种正在开发中的去中心化的无须第三方的新技术,其允许在不同类型的数字资产之间实现无须信任的点对点交易,任何一方在瞬间完成的点对点交易中都遵守协议,且之后若有一方退出,资金会在规定的时间返回各方账户。

见证人机制/ Notary Schemes见证人模式是一种中心化的结构,通过选定一批见证人并在见证人之间采用拜占庭容错结构,监听目标链上的事件和状态并签名进行资产的转移,如 Ripple的 Interledger Protocal I的早期版本。

侧链协议/ Sidechain Protocol侧链协议是一种实现双向锚定(Twoway Peg)的协议。通过侧链协议可实现资产在主链和其他链之间互相转换,或是以独立的、隔离系统的形式,降低核心区块链上发生交易的次数。

楔入式侧链技术/ Pegged Sidechain它将实现比特币和其他数字资产在多个区块链间的转移,这就意味着用户们在使用他们已有资产的情况下,可以访问新的加密数字货币系统。

中继技术/ Relays中继技术是通过在两个链中加入一个数据结构使得两个链可以通过该数据结构进行数据交互,并通过在一个链上调用数据结构的AP,实现监听并验证另一个链上的交易。若该数据结构是一个链式结构,并具备侧链的形式则称作中继链。

哈希时间锁定合约/ Hashed TimeLock Contract/HTLc哈希时间锁定合约包含哈希锁定( Hashlock)以及时间锁定( Timelock)两个部分哈希时间锁定合约最典型的代表就是比特币的闪电网络,闪电网络提供个可扩展的微支付通,用以提升链外的交易处理能力,使用哈希锁定将发起方的交易通证进行锁定,并通过实践锁定让接收方在某个约定的时间前生成支付的密码学证明,并与先钱约定的哈希值一致,则可完成交易。



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